裂隙岩体渗流与应力耦合有限元分析

裂隙岩体中裂隙发育规模和分布规律控制了岩体的渗流特性和变形规律，从工程角度出发，忽略岩块的渗透性，假设水流只在岩体的裂隙网络中流动，以立方定律为基本公式，给出了非平行楔形裂隙渗流方程，利用裂隙变形与渗透系数之间关系的耦合机理，给出了有限元分析模型。给出的算例表明，所提出的模型是可靠的。     

破裂岩体的裂隙及结构模型在渗流分析中的应用

通过对岩体裂隙面结构特征的分析并结合裂隙在岩体中的分布规律，应用随机原理模拟生成岩体裂隙的结构及形态，最后结合渗流过程分析，得出工程岩体中裂隙赋存状态对渗流过程的影响状况。     

露天矿山边坡岩体疏干排水数植模拟分析

本文论述了边界单元法处理渗流问题的计算原理，针对露天矿山边坡裂隙岩体的渗透特性，描述了各向异性岩体地下水在排水孔疏干过程中的渗流场分布及动态特征，为边坡疏干排水设计提供理论依据。     

裂隙岩体裂隙网络渗流模拟研究

给出了裂隙岩体渗注以的几个基本定义。将岩体裂隙网络视为一个图，利用离散数学图论中图的矩阵表示法和单一裂隙渗流的立方定律，建立了裂隙岩体裂隙网络渗流模型，并将该模型用于实际边坡工程岩体裂隙渗流分析。     

裂隙岩体裂隙网络渗流模型研究

给出了裂隙岩体渗流的几个基本定义。将岩体裂隙网络视为一个图，利用离散数学图论中图的矩阵表示法和单一裂隙渗流的立方定律，建立了裂隙岩体裂隙网络渗流模型，并将该模型用于实际边坡工程岩体裂隙渗流分析     

巷道围岩渗流场和应力场各向异性特征分析及应用

依托范各庄煤矿12号煤层底板的砂岩巷道工程实际,应用岩体结构面非接触测量（ShapeMetriX3D）系统,对巷道开挖面进行岩体结构面数字摄影测量及识别,得到岩体结构面的几何分布参数;在此基础上,利用Mont-Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论计算岩体的渗透张量和弹性张量,研究了岩体力学参数各向异性和尺度效应;最后,建立了平面应变情况下的巷道围岩各向异性渗流力学模型,采用COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,计算得到了可以考虑节理分布特征的巷道围岩应力场和渗流场,并讨论了岩体力学性质主方向对围岩应力场、渗流场及损伤区的影响。研究表明,岩体的各向异性对数值模拟结果影响显著,等效连续介质的各向异性模型能考虑岩体结构面的影响,更符合工程实际。     

裂隙岩体渗透张量的确定和修正

分析了实验室法、现场测试法、裂隙采样测量法和反演法确定裂隙岩体渗透张量的优缺点。提出了用单孔压水试验修正裂隙采样测量裂隙岩体渗透张量的确定方法，并采用该方法对某大型磁铁矿边坡进行了岩体渗透张量的测定。试验表明，该方法能较好刻画裂隙岩体渗透特性的各向异性，更好地消除裂隙非贯通性和充填物的影响以及压水试验尺寸的效应影响。     

露天矿山边坡岩体疏干排水数值模拟分析

本文论述了边界单元法处理渗流问题的计算原理，针对露天矿山边坡裂隙岩体的汉透性，描述了各向异性岩体地下水在排水孔疏干过程中的渗流场分布及动态特征，     

渗流作用下裂隙岩体冻结温度场分布规律研究

建立了渗流作用下裂隙岩体双孔冻结的数值计算模型,采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件,实现了裂隙岩体冻结过程中耦合及相变问题的模拟,分析了裂隙存在对岩体冻结温度场及渗流场的影响,研究了不同渗流速度下对应的冻结温度场的分布规律.结果表明:裂隙的存在会减薄上游冻结壁厚度,等温线在冻结壁外图形成“心形”分布;渗流速度对冻结壁的发育及其交圈时间影响较大,渗流速度愈大,冻结壁发育愈慢,交圈时间愈长.在本文条件下,当渗流速度小于7 m/d时,流速与交圈时间基本呈线性关系;当渗流速度超过7m/d时,交圈时间呈现急剧增长,达到10 m/d时,交圈时间趋于无限大,即交不上圈.     

边界单元法在露天矿边坡疏干排水工程中的应用

该文首先讨论了边界无法处理渗流问题的计算原理,针对露天矿山边坡裂隙岩体的渗透特性,建立二维渗流模型,采用边界元数值方法模拟分析各向异性岩体地下水在排水孔疏于过程中的渗流场分布特征,并应用于露天矿现场实例之中。     

经典边坡分析方法的重大问题研究

根据经典根限平衡分析方法在边坡工程中的应用现状,论述了边坡稳定极限平衡分析所面临一系列重大问题。针对高地应力区开挖卸、泥化夹层水膜化效应、变形体边坡稳定及渗流与损伤固液耦合,分析了三维数值计算、变形稳定一体化随机方法、影响后效的等效参量处理、环境边坡 方法等不同解决途径,指出了环境边坡工程的发展前景。并佐以尝 试实例。     

富松散含水层下复合隔水层稳定性分析及渗流规律

针对任楼矿6415工作面富松散含水层下安全采煤这一问题,基于材料力学以及采动渗流理论,采用理论计算与数值模拟的方法,对复合隔水层的结构稳定性、渗流稳定性以及采动覆岩渗流规律进行了研究。结果表明:工作面推进45 m左右时,复合隔水层发生破断,顶板渗流失稳系数为0.948,接近于1,存在顶板突水的可能。采空区后方和工作面前方煤壁处的渗流速度急速增加,导水裂隙主要分布在采空区后方和工作面前方煤岩层中部拉伸断裂处,并且闭合状态随覆岩的运动状态不断发生改变。     

矿山岩体采动影响与控制工程学及其应用

论述了矿山岩体采动影响与控制学的内容、特点、最新进展及其在煤炭工业与国民经济建设中的重要作用。矿山岩体采动影响与控制工程学的主要内容与特点是：研究对象所涉及的范围是从采场直至地表的整个采动岩体；不仅研究受采动岩体的应力、应变及其与原始状态的变化差异，而且研究采动岩体屈服后的大面积的大变形、大位移和大破坏；采动损害既具有不可逆性，又具有可逆性；采动岩体是可复用材料；采动影响的控制，不仅着眼于控制岩体的变形，而且着眼于控制受保护对象的变形．矿山岩体采动影响与控制工程学研究的新进展是：提出了岩体变形的空间分带论、地表变形的空间形态论、岩体和地表变形的地层结构论、岩体和地表变形的地层质量评价论。作者还提出了控制岩体采动影响的７种控制类型，即下沉、变形、水平移动、垂直变形、顶板破坏高度、底板破坏深度及集中应力强度。研究岩体采动影响与控制的意义在于：矿产资源开发及其充分利用；矿区地下和地面的环境保护；矿区水资源保护；矿区山体稳定与安全；矿区采动沉陷地的利用；矿区采掘安全与煤（矿）柱设计；矿山开采损害预测与治理规划。     

动压巷道围岩渗流场的空间分布特征

采用原位窥视仪观测实验与理论分析,根据围岩不同的渗流特性,沿巷道径向将巷道围岩空间划分成完全渗流区、定向渗流区、渗流屏蔽区、原岩渗流区;沿巷道轴向岩体渗透性呈现负指数规律逐渐增加达到极值,随后趋向减少;沿巷道环向渗透性能受层状沉积的缘故,不同部位渗透性差异很大,层内的渗流,往往在层理面发生隔断.     

会东矿西边坡岩石力学试验研究

为了评价露天西边坡的稳定性,进行了大量的室内与现场岩石力学试验,主要有岩体和岩体结构面的抗剪强度、岩体弹性模数、岩体应力与应变等试验。综合分析试验结果表明,黑色破碎岩体和软弱结构面是决定西边坡稳定性的主要因素;而处于黑色破碎岩体中的硅质白云岩相对来说完整性较好,它对围岩及边坡稳定性能起一定的控制作用。     

采场破碎煤体注浆加固渗流规律研究

为了解决日益增多的煤矿中煤壁片帮事故,用化学树脂浆进行注浆煤体加固．在采场煤体破碎机理研究基础上以支承压力峰值点为分界点将采场注浆区分为塑性区和弹性区两个渗透物理模型来对煤体注浆加固渗流规律进行研究．把塑性区破碎煤体作为各向同性介质来建立注浆物理模型,基于塑性区渗透物理模型、质量守恒和达西定律建立了塑性区注浆渗流数学模型,通过插值方法对模型进行了解算,得到了塑性区浆液渗流规律,并在现场进行了破碎煤壁注浆加固试验和注浆渗流规律解算,结果表明通过化学树脂浆进行塑性区煤体注浆加固是可行的．     

基于RFPA~(2D)-Flow软件对裂隙岩体渗透特性表征单元体的研究

大型水利水电工程多依附于高陡裂隙岩体边坡而建,而边坡的渗控结构成为研究重点。为进一步研究裂隙岩体渗透特性及其各向异性的影响因素,基于C语言程序,考虑不同迹长、密度的概率分布,通过蒙特卡罗方法生成随机裂隙,然后将随机裂隙导入有限元渗流计算软件RFPA~(2D)-Flow,形成渗流裂隙网络模型。通过对不同的方位、不同尺寸上的等效渗透系数的模拟计算,得到不同工况下的渗透张量,结合类张量特性和类常量特性判定依据,确定渗流表征单元体,并自定义渗透特性各向异性系数,研究裂隙的密度、迹长对岩体渗透张量、表征单元体尺寸和各向异性系数的影响。结果表明:①裂隙密度和裂隙迹长对裂隙岩体的渗透主值影响较大,但对渗透主方向几乎无影响,随密度或者迹长的增大,裂隙岩体的渗透主值逐渐增大;②在一定范围内,随着裂隙密度或迹长的增大,裂隙岩体的渗透表征单元体尺寸逐渐减小;③裂隙岩体渗透特性的各向异性系数r随密度增大逐渐减小,随裂隙迹长增大呈现先减小后增大的趋势。在此基础上,以锦屏一级水电站坝区左岸边坡裂隙岩体为例,根据地质勘探所获的裂隙概率分布特征及相关参数,利用本文研究方法进行渗流数值模拟计算,确定锦屏左岸裂隙岩体的渗透张量和表征单元体尺寸,并结合现场压水试验结果对本文数值模拟结果进行修正,修正系数在一个数量级之内,说明本文模拟计算结果与实测结果相近。     

刀柱采空区下伏煤层顶板破断渗流耦合分析

以唐山沟煤矿开采现状为例,采用UDEC分析在刀柱式采空区下,由自重应力场及渗流场作用下上覆岩体裂隙扩展、闭合的过程,计算结果显示工作面推进时过程中,顶板岩层受采动影响及采空区煤柱的支撑压力,从而形成"V"字形的裂隙带,产生的裂隙将会以倒梯形方式沟通至上层煤的采空区,并且导水裂隙带快速扩展形成导水通道。     

P波各向异性检测在采空区导水裂隙带探测中的应用

为了研究工作面导水裂隙带发育情况,在陕北某煤矿进行了宽方位角、小面元、高覆盖的三维地震勘探。受地震勘探精度限制,传统方法很难对裂隙发育情况进行描述。引入P波各向异性检测技术对导水裂隙带进行研究。首先,将不同方位角地震数据进行叠加、偏移处理;之后在不同方位角偏移数据上进行蚂蚁追踪,利用蚂蚁追踪数据进行各向异性检测。经各向异性检测认为裂隙发育强度与距煤层顶板距离成反比,裂隙最大发育高度为118 m。通过各向异性数据与地震振幅数据结合分析认为研究区导水裂隙尚未发育到风化基岩面,未导通萨拉乌苏组含水层。应用实践表明,P波方位各向异性裂隙检测方法能够准确预测导水裂隙带的裂隙分布特征及发育高度。     

眼前山露天矿边坡岩体损伤规律研究

综合运用损伤力学、断裂力学、FLAC-3D及三维节理网络模拟等理论与技术,建立了三维节理岩体损伤演化的分析模型和计算程序,使节理岩体损伤断裂分析与岩体边坡开挖数值模拟有机地结合在一起,为研究探讨节理岩体边坡损伤演化规律提供了一种方便实用的方法.通过对鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡的模拟分析,定量揭示了露天矿边坡节理岩体伴随采矿开挖的损伤劣化的演化规律,为评价露天矿边坡稳定性与可靠性的动态变化规律奠定了基础.